シクロブタンテトラカルボキシレート化合物及びその製造方法
【課題】シクロブタンテトラカルボキシレート化合物及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、（ａ）一般式（II）で表される二酸化合物と一般式（III）R1-OHで表されるアルコールとのエステル化反応を酸性溶媒の存在下で行って一般式（IV）で表される前駆体化合物を得、次いで（ｂ）一般式（IV）で表される前駆体化合物にエネルギー線を照射して環化反応を行って一般式（I）（式中、Ｒは互いに同一であっても異なっていてもよく、各々独立して水素、ハロゲン又は一価の有機基を表し、Ｒ1はＣ1〜Ｃ4アルキルを表す）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物を得る。
【解決手段】本発明は、（ａ）一般式（II）で表される二酸化合物と一般式（III）R1-OHで表されるアルコールとのエステル化反応を酸性溶媒の存在下で行って一般式（IV）で表される前駆体化合物を得、次いで（ｂ）一般式（IV）で表される前駆体化合物にエネルギー線を照射して環化反応を行って一般式（I）（式中、Ｒは互いに同一であっても異なっていてもよく、各々独立して水素、ハロゲン又は一価の有機基を表し、Ｒ1はＣ1〜Ｃ4アルキルを表す）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シクロブタンテトラカルボキシレート化合物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シクロブタンテトラカルボン酸二無水物は、フラットパネルディスプレイに使用する配向膜を製造するための重要なモノマー材料である。特許文献１には、無水マレイン酸を照射処理してシクロブタンテトラカルボン酸二無水物を合成することを含む、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物の製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１９２６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この方法は、該ブタン構造体の生成収率が低いという問題点を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題点を克服するため本願発明者らは、シクロブタンテトラカルボキシレートの合成、このシクロブタンテトラカルボキシレートの加水分解、及び加水分解生成物の脱水化を行うことによって対応するシクロブタンテトラカルボン酸二無水物を得ることを含む、新規な合成経路を開発した。
【０００５】
本発明の一目的は、シクロブタンテトラカルボキシレート化合物を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、シクロブタンテトラカルボキシレート化合物を製造するための方法を提供することである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る新規な経路によれば、所望の化合物の収率を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、次の一般式（Ｉ）:
【０００９】
【化１】
【００１０】
（式中、Ｒは互いに同一であっても異なっていてもよく、各々独立して水素、ハロゲン又は一価の有機基を表し、Ｒ1はＣ1〜Ｃ4アルキルを表す）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物を提供する。
【００１１】
本発明に好適な一価の有機基の種類は特に限定されない。好ましくは、一価の有機基はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、直鎖状、分枝状、又は環状のいずれであってもよい。より好ましくはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル又はイソブチルである。
【００１２】
本発明は更に、式（Ｉ）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物の製造方法を提供する。本発明の方法は次の各工程：
（ａ）次の一般式（ＩＩ）：
【００１３】
【化２】
【００１４】
（式中、Ｒは先に定義した通り）で表される二酸化合物(diacid compound)と次の一般式（ＩＩＩ）：
【００１５】
【化３】
【００１６】
で表されるアルコールとのエステル化反応を酸性溶媒の存在下で行って次の一般式（ＩＶ）：
【００１７】
【化４】
【００１８】
で表される前駆体化合物を得、次いで
（ｂ）一般式（ＩＶ）で表される前駆体化合物にエネルギー線を照射して環化反応を行って一般式（Ｉ）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物を得ることを含む。
【００１９】
本発明の製造方法に使用する酸性溶媒は、反応速度を向上させる触媒としても用いることができる。好適な酸性溶媒としては、モノプロトン性無機酸や多プロトン性無機酸、有機酸が挙げられ、好ましくは塩酸又は硫酸である。
【００２０】
本発明の製造方法の工程（ａ）におけるエステル化反応は当業者には明らかである。好適なアルコールの種類は、得ようとする所望の生成物によって異なり、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールを挙げることができる。本発明に用いる二酸化合物はフマル酸である。エステル化反応は、６０〜１１０℃の温度で２〜２０時間行う。
【００２１】
本発明の製造方法の工程（ｂ）において用いるエネルギー線は、波長が２００〜６００ｎｍの光源であり、好ましくは紫外線光である。一般に、照射時間はエネルギー線の波長によって異なり、通常、約３０分〜３０時間の範囲である。更に必要であれば、工程（ｂ）の反応を反応の進行に有効な溶媒の存在下で行うことができる。そのような溶媒の例としては、酢酸エチル、アセトン、水、及びそれらの混合物が挙げられる。
【００２２】
本発明に係る式（Ｉ）で表される化合物を、当業者に知られた従来の方法によって酸又は塩基の存在下で触媒的に加水分解すると対応するシクロブタンテトラカルボン酸が生成するが、これを更に脱水すると対応するシクロブタンテトラカルボン酸二無水物を形成することができる。
【実施例】
【００２３】
本発明を次の実施例によって更に説明する。しかしながらこの実施例は、本発明の範囲を何ら限定するものではない。当業者によって容易になされ得る本発明への如何なる修飾又は改変も、本明細書の開示及び添付の請求の範囲に包含される。
【００２４】
＜実施例 シクロブタンテトラカルボン酸二無水物の合成＞
５リットルのフラスコに、メタノール（３０００ｍＬ、７５ｍｏｌ）、次いでフマル酸（１１６０ｇ、１０ｍｏｌ）及び濃硫酸（１０ｍＬ、０．２ｍｏｌ）を加えた。反応は温度を７５℃に制御して１０時間行い、次いで室温まで冷却した。得られた固体を吸引濾過により回収し、メタノールで洗浄し、フマル酸ジメチル（１２２４ｇ、８．５ｍｏｌ）を得た。
【００２５】
このフマル酸ジメチル（１２２４ｇ、８．５ｍｏｌ）と水（４０００ｍＬ）を６リットルのフラスコに加え３６５ｎｍの紫外線光を７時間照射した。フラスコ中の得られた固体を吸引濾過し、テトラメチルシクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボキシレート（１２２４ｇ、４．２５ｍｏｌ）を得た。
【００２６】
得られたテトラメチルシクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボキシレート（１２２４ｇ、４．２５ｍｏｌ）と塩酸水溶液（３０００ｍＬ）を５リットルのフラスコに加え、温度を８５℃に制御して２４時間反応させ、室温まで冷却し、濃縮し乾燥させてシクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸（８７０ｇ、３．７５ｍｏｌ）を得た。
【００２７】
このシクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸（５０１ｇ、２．１６ｍｏｌ）と無水酢酸（３０００ｍＬ）を５リットルのフラスコに加え、温度を１５０℃に制御し２４時間反応させた。反応物を室温まで冷却し、濃縮し乾燥させて１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物（５７３ｇ、２．９３ｍｏｌ）を得た。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シクロブタンテトラカルボキシレート化合物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シクロブタンテトラカルボン酸二無水物は、フラットパネルディスプレイに使用する配向膜を製造するための重要なモノマー材料である。特許文献１には、無水マレイン酸を照射処理してシクロブタンテトラカルボン酸二無水物を合成することを含む、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物の製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１９２６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この方法は、該ブタン構造体の生成収率が低いという問題点を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題点を克服するため本願発明者らは、シクロブタンテトラカルボキシレートの合成、このシクロブタンテトラカルボキシレートの加水分解、及び加水分解生成物の脱水化を行うことによって対応するシクロブタンテトラカルボン酸二無水物を得ることを含む、新規な合成経路を開発した。
【０００５】
本発明の一目的は、シクロブタンテトラカルボキシレート化合物を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、シクロブタンテトラカルボキシレート化合物を製造するための方法を提供することである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る新規な経路によれば、所望の化合物の収率を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、次の一般式（Ｉ）:
【０００９】
【化１】
【００１０】
（式中、Ｒは互いに同一であっても異なっていてもよく、各々独立して水素、ハロゲン又は一価の有機基を表し、Ｒ1はＣ1〜Ｃ4アルキルを表す）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物を提供する。
【００１１】
本発明に好適な一価の有機基の種類は特に限定されない。好ましくは、一価の有機基はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、直鎖状、分枝状、又は環状のいずれであってもよい。より好ましくはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル又はイソブチルである。
【００１２】
本発明は更に、式（Ｉ）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物の製造方法を提供する。本発明の方法は次の各工程：
（ａ）次の一般式（ＩＩ）：
【００１３】
【化２】
【００１４】
（式中、Ｒは先に定義した通り）で表される二酸化合物(diacid compound)と次の一般式（ＩＩＩ）：
【００１５】
【化３】
【００１６】
で表されるアルコールとのエステル化反応を酸性溶媒の存在下で行って次の一般式（ＩＶ）：
【００１７】
【化４】
【００１８】
で表される前駆体化合物を得、次いで
（ｂ）一般式（ＩＶ）で表される前駆体化合物にエネルギー線を照射して環化反応を行って一般式（Ｉ）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物を得ることを含む。
【００１９】
本発明の製造方法に使用する酸性溶媒は、反応速度を向上させる触媒としても用いることができる。好適な酸性溶媒としては、モノプロトン性無機酸や多プロトン性無機酸、有機酸が挙げられ、好ましくは塩酸又は硫酸である。
【００２０】
本発明の製造方法の工程（ａ）におけるエステル化反応は当業者には明らかである。好適なアルコールの種類は、得ようとする所望の生成物によって異なり、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールを挙げることができる。本発明に用いる二酸化合物はフマル酸である。エステル化反応は、６０〜１１０℃の温度で２〜２０時間行う。
【００２１】
本発明の製造方法の工程（ｂ）において用いるエネルギー線は、波長が２００〜６００ｎｍの光源であり、好ましくは紫外線光である。一般に、照射時間はエネルギー線の波長によって異なり、通常、約３０分〜３０時間の範囲である。更に必要であれば、工程（ｂ）の反応を反応の進行に有効な溶媒の存在下で行うことができる。そのような溶媒の例としては、酢酸エチル、アセトン、水、及びそれらの混合物が挙げられる。
【００２２】
本発明に係る式（Ｉ）で表される化合物を、当業者に知られた従来の方法によって酸又は塩基の存在下で触媒的に加水分解すると対応するシクロブタンテトラカルボン酸が生成するが、これを更に脱水すると対応するシクロブタンテトラカルボン酸二無水物を形成することができる。
【実施例】
【００２３】
本発明を次の実施例によって更に説明する。しかしながらこの実施例は、本発明の範囲を何ら限定するものではない。当業者によって容易になされ得る本発明への如何なる修飾又は改変も、本明細書の開示及び添付の請求の範囲に包含される。
【００２４】
＜実施例 シクロブタンテトラカルボン酸二無水物の合成＞
５リットルのフラスコに、メタノール（３０００ｍＬ、７５ｍｏｌ）、次いでフマル酸（１１６０ｇ、１０ｍｏｌ）及び濃硫酸（１０ｍＬ、０．２ｍｏｌ）を加えた。反応は温度を７５℃に制御して１０時間行い、次いで室温まで冷却した。得られた固体を吸引濾過により回収し、メタノールで洗浄し、フマル酸ジメチル（１２２４ｇ、８．５ｍｏｌ）を得た。
【００２５】
このフマル酸ジメチル（１２２４ｇ、８．５ｍｏｌ）と水（４０００ｍＬ）を６リットルのフラスコに加え３６５ｎｍの紫外線光を７時間照射した。フラスコ中の得られた固体を吸引濾過し、テトラメチルシクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボキシレート（１２２４ｇ、４．２５ｍｏｌ）を得た。
【００２６】
得られたテトラメチルシクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボキシレート（１２２４ｇ、４．２５ｍｏｌ）と塩酸水溶液（３０００ｍＬ）を５リットルのフラスコに加え、温度を８５℃に制御して２４時間反応させ、室温まで冷却し、濃縮し乾燥させてシクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸（８７０ｇ、３．７５ｍｏｌ）を得た。
【００２７】
このシクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸（５０１ｇ、２．１６ｍｏｌ）と無水酢酸（３０００ｍＬ）を５リットルのフラスコに加え、温度を１５０℃に制御し２４時間反応させた。反応物を室温まで冷却し、濃縮し乾燥させて１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物（５７３ｇ、２．９３ｍｏｌ）を得た。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の一般式（Ｉ）:
【化１】
（式中、Ｒは互いに同一であっても異なっていてもよく、各々独立して水素、ハロゲン又は一価の有機基を表し、Ｒ1はＣ1〜Ｃ4アルキルを表す）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物。
【請求項２】
前記一価の有機基が直鎖状、分枝状又は環状のＣ1〜Ｃ4アルキルである、請求項１に記載のシクロブタンテトラカルボキシレート化合物。
【請求項３】
前記一価の有機基がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル又はイソブチルである、請求項１に記載のシクロブタンテトラカルボキシレート化合物。
【請求項４】
請求項１に記載のシクロブタンテトラカルボキシレート化合物の製造方法であって、
（ａ）次の一般式（ＩＩ）：
【化２】
（式中、Ｒは先に定義した通り）で表される二酸化合物と次の一般式（ＩＩＩ）：
【化３】
で表されるアルコールとのエステル化反応を酸性溶媒の存在下で行って次の一般式（ＩＶ）：
【化４】
で表される前駆体化合物を得、次いで
（ｂ）一般式（ＩＶ）で表される前駆体化合物にエネルギー線を照射して環化反応を行って一般式（Ｉ）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物を得ることを特徴とする方法。
【請求項５】
一般式（ＩＩＩ）で表されるアルコールがメタノール、エタノール、プロパノール又はイソプロパノールである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
工程（ａ）の反応が６０〜１１０℃の温度で行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
工程（ａ）の反応が２〜２０時間行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
工程（ｂ）に用いられるエネルギー線が２００〜６００ｎｍの波長を有する光源である、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
工程（ｂ）に用いられるエネルギー線が紫外線光である、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
工程（ｂ）の反応が３０分〜３０時間行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
工程（ｂ）の反応が溶媒の存在下で行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
溶媒が酢酸エチル、アセトン、水、メタノール又はそれらの混合物である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１】
次の一般式（Ｉ）:
【化１】
（式中、Ｒは互いに同一であっても異なっていてもよく、各々独立して水素、ハロゲン又は一価の有機基を表し、Ｒ1はＣ1〜Ｃ4アルキルを表す）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物。
【請求項２】
前記一価の有機基が直鎖状、分枝状又は環状のＣ1〜Ｃ4アルキルである、請求項１に記載のシクロブタンテトラカルボキシレート化合物。
【請求項３】
前記一価の有機基がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル又はイソブチルである、請求項１に記載のシクロブタンテトラカルボキシレート化合物。
【請求項４】
請求項１に記載のシクロブタンテトラカルボキシレート化合物の製造方法であって、
（ａ）次の一般式（ＩＩ）：
【化２】
（式中、Ｒは先に定義した通り）で表される二酸化合物と次の一般式（ＩＩＩ）：
【化３】
で表されるアルコールとのエステル化反応を酸性溶媒の存在下で行って次の一般式（ＩＶ）：
【化４】
で表される前駆体化合物を得、次いで
（ｂ）一般式（ＩＶ）で表される前駆体化合物にエネルギー線を照射して環化反応を行って一般式（Ｉ）で表されるシクロブタンテトラカルボキシレート化合物を得ることを特徴とする方法。
【請求項５】
一般式（ＩＩＩ）で表されるアルコールがメタノール、エタノール、プロパノール又はイソプロパノールである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
工程（ａ）の反応が６０〜１１０℃の温度で行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
工程（ａ）の反応が２〜２０時間行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
工程（ｂ）に用いられるエネルギー線が２００〜６００ｎｍの波長を有する光源である、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
工程（ｂ）に用いられるエネルギー線が紫外線光である、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
工程（ｂ）の反応が３０分〜３０時間行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
工程（ｂ）の反応が溶媒の存在下で行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
溶媒が酢酸エチル、アセトン、水、メタノール又はそれらの混合物である、請求項１１に記載の方法。
【公開番号】特開２００６−１１７６７３（Ｐ２００６−１１７６７３Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００５−３０３９９６（Ｐ２００５−３０３９９６）
【出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【出願人】（５９８１７０１８７）エターナル ケミカル シーオー．，エルティーディー． (13)
【氏名又は名称原語表記】ＥＴＥＲＮＡＬ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０３９９６（Ｐ２００５−３０３９９６）
【出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【出願人】（５９８１７０１８７）エターナル ケミカル シーオー．，エルティーディー． (13)
【氏名又は名称原語表記】ＥＴＥＲＮＡＬ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]